JP3820898B2 - Step motor control apparatus and control method - Google Patents

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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギアを備えている動力伝達系を駆動するステップモータ制御装置及び制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステップモータの出力トルクTは「ステッピングモータの制御技術:2000モータ技術シンポジウム セッションA−5論文集:福田良明、A5−2−1」等の文献に記載されているように、最大モータトルクをTmax、負荷角をθとすればT=Tmax×sinθで表される。
【0003】
また、代表的なステップモータである2相HBステップモータのバイポーラ駆動は、A相コイル、B相コイル同時に電流を流し、電流の流れる向き変化させるので励磁のパターンは次ぎの4つのパターンがある。
・電流がA相から/A相へ流れ、同時にB相から/B相へ流れる。(以下、A相+B相励磁と称す)
・電流が/A相からA相へ流れ、同時にB相から/B相へ流れる。(以下、/A相+B相励磁と称す)
・電流が/A相からA相へ流れ、同時に/B相からB相へ流れる。(以下、/A相+/B相励磁と称す)
・電流がA相から/A相へ流れ、同時に/B相からB相へ流れる。(以下、A相+/B相励磁称す)
各励磁状態のトルクの空間分布は図2のようになる。このようにそれぞれ位相がπ/2ずれた正弦波となる。
【0004】
通常、ステップモータを駆動する場合には、外乱による負荷トルク増加を考慮して、加速時にはモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択して駆動する事が多い。このように駆動した場合に発生するモータトルクを図3に示す。図3で細い線で描かれた正弦波は各相を励磁した場合に発生するトルクを示しており、励磁相を切り替えることにより、太線で描かれたトルクが発生する。
【0005】
しかし図3の太線で示したトルクが発生した場合、起動直後(図3ではπ/2の位置)に最大トルクが発生しその後トルクは減少する事から、駆動系にギアのバックラッシュがある場合には、ギアとギアが噛み合っていない状態で大きなトルクが発生して、ギアが噛み合い負荷に動力が伝わる状態になってからはトルクが減少しまう。その結果、ギアの衝突時に大きな騒音が発生するとともに、負荷へのトルク伝達も不利となる
対策として、例えば特開平5−221080号公報では与圧を与えバックラッシュを解消する例が挙げられており、特開平9−015680号公報ではギアセンサを用いバックラッシュ量を計測し、予めバックラッシュ量分ステッピングモータを進めることにより始動時のバックラッシュの影響を無くしている。また駆動方法でバックラッシュの影響を無くすために特開平4−261397号公報では始動時に低電圧でモータを駆動させる事により始動時のバックラッシュの影響を低減している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平5−221080号公報では与圧を与える為の機構部品、特開平9−015680号公報ではギアの位置を計測するためのセンサ、特開平4−261397号公報では駆動電圧を切り替えるための半導体部品等の手段が必要となりコストアップにつながっている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係るステップモータの制御装置は、
供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、1パルス目はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択し、2パルス目以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、前記転流信号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴としている。
【0008】
この請求項1に係る発明では、初期位置に基づき1パルス目はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択して転流を開始し、2パルス目以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択している。
【0009】
また請求項2に係るステップモータの制御装置は、供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消される手前までモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、次ぎの転流はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択し、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、前記転流信号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴としている。
【0010】
この請求項2に係るステップモータの制御装置は、バックラッシュが解消する手前までステップモータを回転させておき、次ぎの駆動でモータトルクが0から上昇する励磁相を選択することにより、バックラッシュ量がステップモータの基本ステップよりも大きい場合においてもバックラッシュによる騒音を解消することができる。
【0011】
また請求項3に係るステップモータの制御装置は、供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消されるまでモータトルクが0から上昇する励磁相を選択し、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、前記転流信号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴としている。
【0012】
この請求項3に係るステップモータの制御装置は、バックラッシュが解消されるまでモータトルクが0から上昇する励磁相を選択することにより、バックラッシュ量の最大値のみ判明している場合においてもバックラッシュによる騒音を解消することができる。
【0013】
また請求項4に係るステップモータの制御装置は、供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、1パルス目はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択する工程と、2パルス目以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、選択された転流信号を前記インバータ手段に出力する工程とを備えたことを特徴としている。
【0014】
この請求項4に係る発明においても、前記請求項1と同様の作用を得ることができる。
【0015】
また請求項5に係るステップモータの制御装置は、供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消される手前までモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、次ぎの転流はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択する工程と、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、選択された転流信号を前記インバータ手段に出力する工程とを備えたことを特徴としている。
【0016】
この請求項5に係る発明においても、前記請求項2と同様の作用を得ることができる。
【0017】
また請求項6に係るステップモータの制御装置は、供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消されるまでモータトルクが0から上昇する励磁相を選択する工程と、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、選択された転流信号を前記インバータ手段に出力する工程とを備えたことを特徴としている。
【0018】
この請求項6に係る発明においても、前記請求項3と同様の作用を得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0020】
(実施例1)
図1は本発明の一実施形態を示すブロック図であって、図中、10は例えばレーザープリンタの現像器を回転させる駆動手段として適用される2相HB(ハイブリッド)ステップモータであって、このステップモータ10の各相コイルに駆動回路20から交流電力が供給される。この駆動回路20は直流電源21と直流電源21に接続されたインバータ手段としてのインバータ22とを備えている。ここでインバータ22は、正の電源ラインLP及び負の電源ラインLN間に2つのNチャンネル電界効果トランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)Ta+及びTa−がトランジスタTa+のドレインを正の電源ラインLPに、ソースをトランジスタTa−のドレインに、トランジスタTa−のソースを負の電源ラインLに接続する関係で直列に接続されていると共に、これらトランジスタTa+及びTa−と並列に同様に2つのNチャンネル電界効果トランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)T/a+及びT/a−が直列に接続され、これらトランジスタT/a+及びT/a−と並列に同様に2つのNチャンネル電界効果トランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)Tb+及びTb−が直列に接続され、これらトランジスタTb+及びTb−と並列に同様に2つのNチャンネル電界効果トランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)T/b+及びT/b−が直列に接続された構成を有する。Ta+、Ta−、T/a+、T/a−、Tb+、Tb−およびT/b+、T/b−のドレインとソース間にはソース側からドレイン側に電流を還流させる還流ダイオードDa+、Da−、D/a+、D/a−、Db+、Db−およびD/b+、D/b−が接続されている。
【0021】
A相+B相励磁の場合には、Ta+とT/a−がオン状態となり電流がA相から/A相へ流れ、同時にTb+とT/b−がオン状態となり電流がB相から/B相へ流れている。また/A相+B相励磁の場合には、T/a+とTa−がオン状態となり電流が/A相からA相へ流れ、同時にTb+とT/b−がオン状態となり電流がB相から/B相へ流れる。/A相+/B相励磁の場合には、T/a+とTa−がオン状態となり電流が/A相からA相へ流れ、同時にT/b+とTb−がオン状態となり電流が/B相からB相へ流れる。A相+/B相励磁の場合には、Ta+がとT/a−がオン状態となり電流がA相から/A相へ流れ、同時にT/b+とTb−がオン状態となり電流が/B相からB相へ流れる。
【0022】
本発明の一実施例を図4で説明する。図4中、(a)はロータ位置に対するモータトルクを示し、(b)は時間に対するロータの位置を規格化して、モータトルク最大の位置を0、最大の位置からπ/2遅れた位置を−1、π/2進んだ位置を1として示している。
【0023】
図4(a)で停止時のロータ位置がπ/2であるとする。この場合/A相+B相励磁を行うとモータトルクは0から上昇するので、励磁相として/A相+B相励磁を選択する。ここでロータ位置π/2は/A相+B相励磁をする場合モータトルク最大の位置(π)からπ/2遅れた位置なので、図4(b)では駆動開始時間t=0で−1と表している。
【0024】
図4に示すように1パルス目は/A相+B相励磁を時間T11行う。次にロータ位置π、時刻t11でモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択するが、図4(a)に示す通り、モータトルクが最大値から下降する励磁相は/A相+B相励磁なので、引き続き/A相+B相励磁を時間T12行う。次にロータ位置3π/2、時刻t12でモータトルクが最大値から下降する励磁相つまり/A相+/B相励磁を選択し、励磁を時間T13行う。以降、A相+/B相励磁、A相+B相励磁、/A相+B相励磁、/A相+/B相励磁の順に励磁相を選択し、T14、T15、T16、T17の時間間隔で順次励磁相を切り替えながら加速を行う。
【0025】
上述のように励磁相を選択することにより、バックラッシュによるギアとギアとの隙間では少ないモータトルクでモータが回転することになる。
【0026】
(実施例2)
またバックラッシュ量がステップモータの基本ステップ角より大きい場合にはギアが噛み合う直前まで駆動を行った後に前記方法による駆動を行えばよい。例えばギアのバックラッシュがステップモータの基本ステップ数で3から4の間である場合の実施例を図5に示す。図5(a)で停止時のロータ位置がπ/2であるとする。先ずはモータトルク最大から下降する励磁相、つまりA相+B相励磁を選択する。1パルス目はA相+B相励磁を時間T21行う。次にロータ位置π、時刻t21で励磁相切り替え、/A相+B相励磁を時間T22行う。次にロータ位置3π/2、時刻t22で励磁相を切り替え、/A相+/B相励磁を時間T23行う。ここまでで3基本ステップ分、ステップモータが回転する。次にモータトルクが0から上昇する励磁相、つまりA相+B相励磁を選択する。ロータ位置2π、時刻t23で相切り替えを行いA相+B相励磁を時間T24行う。次にロータ位置5π/2、時刻t24でモータトルクが最大から減少する励磁相を選択する必要があるが、図5(a)に示すとおり、モータトルクが最大から減少する励磁相はA相+B相励磁なので、引き続きA相+B相励磁を時間T25行う。次に、ロータ位置3π、時刻t25で、モータトルクが最大から減少する励磁相、つまり/A相+B相励磁を時間T26行う。以降、/A相+/B相励磁を選択して時間T27励磁を行い加速させる。
【0027】
上述のように励磁相を選択することにより、ステップモータの基本ステップ以上のバックラッシュがある場合でも、ギアとギアとの隙間では少ないモータトルクでモータを回転することができる。
【0028】
(実施例3)
また、バックラッシュ量の最大値は判明しているが、条件によってはバックラッシュ量が変化する場合の実施例を図6に示す。図6ではバックラッシュ量の最大値が4ステップの場合を示している。図6(a)で停止時のロータ位置がπ/2であるとする。先ずはモータトルクが0から上昇する励磁相、つまり/A相+B相励磁を選択する。1パルス目は/A相+B相励磁を時間T31行う。次にロータ位置π、時刻t31で励磁相を切り替え、/A相+/B相励磁を時間T32行う。次にロータ位置3π/2、時刻t32で励磁相を切り替え、A相+/B相励磁を時間T33行う。次にロータ位置2π、時刻t33で励磁相切り替え、A相+B相励磁を時間T34行う。ここまでで4ステップ分、ステップモータが回転しており、バックラッシュは解消している。次にロータ位置5π/2、時刻t34でモータトルクが最大から減少する励磁相を選択する必要があるが、図6(a)に示すとおり、モータトルクが最大から減少する励磁相はA相+B相励磁なので、引き続きA相+B相励磁を時間T35行う。以降、/A相+B相励磁、/A相+B相励磁の順に選択して、T36、T37の時間間隔で駆動を行い加速させる。
【0029】
上述のように励磁相を選択することにより、バックラッシュ量が明確でない場合でも、ギアとギアとの隙間では少ないモータトルクでモータを回転することができる。
【0030】
ここでステップモータはロータの位置をフィードバックしないオープンループで制御されるので、励磁時間は実機を用いて測定した値や計算によって求めた値をメモリーなどに記憶させて、位置指令パルス列として出力するようにすればよい。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1及び4に係る発明によれば、ステップモータの初期位置からモータトルクが0から上昇する励磁相を選択して、駆動することによりバックラッシュでモータトルクが負荷に伝達されない間は少ないトルクで駆動することができ、ギアとギアが噛み合った後にモータトルクが最大となることにより、騒音を軽減することができると共に負荷へのトルク伝達効率も上昇する。
【0032】
また、請求項2及び5に係る発明によれば、バックラッシュがステップモータの基本角よりも大きい場合にも、騒音の低減が図れると共に負荷へのトルク伝達効率も上昇する。
【0033】
また、請求項3及び6に係る発明によれば、バックラッシュ量が条件により変化する場合においても、騒音の低減を図ることができると共に負荷へのトルク伝達効率も上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】励磁状態のトルク空間分布を示す説明図である。
【図3】従来の駆動方法による発生トルクを示す説明図である。
【図4】励磁相の選択方法の具体例を示す説明図である。
【図5】バックラッシュ量が判明している場合の、励磁相の選択方法の具体例を示す説明図である。
【図6】バックラッシュ量の最大値が判明している場合の、励磁相の選択方法の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
10 2相HB(ハイブリッド)ステップモータ
20 駆動回路
21 直流電源
22 インバータ
30 制御回路
a+ 還流ダイオード
a− 還流ダイオード
/a+ 還流ダイオード
/a− 還流ダイオード
b+ 還流ダイオード
b− 還流ダイオード
/b+ 還流ダイオード
/b− 還流ダイオード
a+ トランジスタ
a− トランジスタ
/a+ トランジスタ
/a− トランジスタ
b+ トランジスタ
b− トランジスタ
/b+ トランジスタ
/b− トランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a step motor control device and a control method for driving a power transmission system including a gear.
[0002]
[Prior art]
The output torque T 0 of the stepping motor is the maximum motor torque as described in documents such as “Stepping Motor Control Technology: 2000 Motor Technology Symposium Session A-5 Proceedings: Yoshiaki Fukuda, A5-2-1.” If Tmax and the load angle are θ, T 0 = Tmax × sinθ.
[0003]
In addition, the bipolar drive of the two-phase HB step motor, which is a typical step motor, causes the current to flow simultaneously with the A-phase coil and the B-phase coil and changes the direction of current flow.
Current flows from A phase to / A phase and simultaneously from B phase to / B phase. (Hereafter referred to as A phase + B phase excitation)
Current flows from / A phase to A phase and simultaneously from B phase to / B phase. (Hereafter referred to as / A phase + B phase excitation)
Current flows from / A phase to A phase and simultaneously from / B phase to B phase. (Hereafter referred to as / A phase + / B phase excitation)
-Current flows from A phase to / A phase and simultaneously from / B phase to B phase. (Hereafter referred to as A phase + / B phase excitation)
The spatial distribution of torque in each excited state is as shown in FIG. In this way, each becomes a sine wave whose phase is shifted by π / 2.
[0004]
Normally, when driving a step motor, in consideration of an increase in load torque due to disturbance, an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value is often selected and driven during acceleration. FIG. 3 shows the motor torque generated when driven in this way. The sine wave drawn by the thin line in FIG. 3 shows the torque generated when each phase is excited, and the torque drawn by the thick line is generated by switching the excitation phase.
[0005]
However, when the torque shown by the thick line in FIG. 3 is generated, the maximum torque is generated immediately after the start (position of π / 2 in FIG. 3), and then the torque decreases. In this case, a large torque is generated in a state where the gear is not engaged with the gear, and the torque is reduced after the gear is engaged and power is transmitted to the load. As a result, a loud noise is generated at the time of a gear collision, and as a countermeasure for disadvantageous transmission of torque to a load, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-221080 discloses an example in which pressure is applied to eliminate backlash. In Japanese Patent Laid-Open No. 9-015680, the backlash amount is measured by using a gear sensor and the stepping motor is advanced in advance by the backlash amount to eliminate the influence of backlash at the time of starting. In order to eliminate the influence of backlash by the driving method, Japanese Patent Laid-Open No. 4-2619797 reduces the influence of backlash at the time of starting by driving the motor at a low voltage at the time of starting.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-221080, a mechanical part for applying pressure, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-015680, a sensor for measuring the position of a gear, and in Japanese Patent Laid-Open No. 4-261597, a drive voltage is switched. The need for means such as semiconductor parts has led to increased costs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a step motor control apparatus according to claim 1 comprises:
In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. Based on the initial position of the rotor, the excitation phase in which the motor torque increases from 0 is selected for the first pulse, the excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value is selected in the second pulse, and the commutation signal It is characterized by comprising signal output means for outputting.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, an excitation phase in which the motor torque increases from 0 is selected in the first pulse based on the initial position, and commutation is started. After the second pulse, excitation in which the motor torque decreases from the maximum value. The phase is selected.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a step motor control apparatus comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. The control means selects an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value until the backlash is eliminated based on the initial position of the rotor, and the next commutation is There is provided a signal output means for selecting an excitation phase in which the motor torque increases from 0, and thereafter selecting an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value, and outputting the commutation signal.
[0010]
The control apparatus for a step motor according to claim 2 rotates the step motor until the backlash is eliminated, and selects the excitation phase in which the motor torque increases from 0 by the next drive, thereby reducing the backlash amount. Even when the step is larger than the basic step of the step motor, noise due to backlash can be eliminated.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a step motor control apparatus comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. And a step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. In the step motor control apparatus, the control means selects an excitation phase in which the motor torque increases from 0 until the backlash is eliminated based on the initial position of the rotor, and thereafter the motor torque decreases from the maximum value. Signal output means for selecting an excitation phase and outputting the commutation signal is provided.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, the step motor control device selects the excitation phase in which the motor torque increases from 0 until the backlash is eliminated, so that even when only the maximum value of the backlash amount is known. Noise caused by rush can be eliminated.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a step motor control apparatus comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. The control means includes a step of selecting an excitation phase in which the motor torque increases from 0 for the first pulse based on the initial position of the rotor, and the motor torque for the second and subsequent pulses. The method includes a step of selecting an excitation phase descending from a maximum value, and a step of outputting the selected commutation signal to the inverter means.
[0014]
In the invention according to claim 4, the same action as in claim 1 can be obtained.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a step motor control apparatus comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. In the step motor control apparatus, the control means selects, based on the initial position of the rotor, an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value until the backlash is eliminated, A step of selecting an excitation phase in which the motor torque increases from 0, a step of selecting an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value, and a step of outputting the selected commutation signal to the inverter means. It is characterized by having.
[0016]
Also in the invention according to claim 5, the same effect as in claim 2 can be obtained.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a step motor control apparatus comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. In the step motor control apparatus, the control means selects, based on the initial position of the rotor, the excitation phase in which the motor torque increases from 0 until the backlash is eliminated, and thereafter the motor torque The method includes a step of selecting an excitation phase descending from a maximum value, and a step of outputting the selected commutation signal to the inverter means.
[0018]
Also in the invention according to the sixth aspect, the same effect as in the third aspect can be obtained.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
Example 1
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a two-phase HB (hybrid) step motor applied as a driving means for rotating a developing device of a laser printer, for example. AC power is supplied from the drive circuit 20 to each phase coil of the step motor 10. The drive circuit 20 includes a DC power source 21 and an inverter 22 as inverter means connected to the DC power source 21. Here, the inverter 22 has two N-channel field effect transistors (hereinafter simply referred to as transistors) T a + and T a− between the positive power supply line L P and the negative power supply line L N and the drain of the transistor Ta + is positive. the power line L P, the transistor T a- drain source, with are connected in series relationship connect the transistor T a- source to the negative supply line L N, the transistors T a + and T a - similarly to two N-channel field effect transistor in parallel (hereinafter, simply referred to as transistors) T / a + and T / a- are connected in series, the transistors T / a + and T / a- and likewise in parallel two N-channel field effect transistor (hereinafter, simply referred to as transistors) T b + and T b-are connected in series, these bets Njisuta T b + and T b-similarly to the two N-channel field effect transistor in parallel (hereinafter, simply referred to as transistors) T / b + and T / b-has a connection in series. Free- wheeling diode that circulates current from the source side to the drain side between the drain and the source of T a + , T a− , T 1 / a + , T 1 / a− , T b + , T b− and T 2 / b− D a + , D a− , D / a + , D / a− , D b + , D b− and D / b + , D / b− are connected.
[0021]
In the case of A phase + B phase excitation, Ta + and T1 / a- are turned on and current flows from A phase to / A phase. At the same time, Tb + and T / b- are turned on and current flows from B phase / It is flowing to B phase. In the case of / A phase + B phase excitation, T / a + and T a− are turned on and current flows from / A phase to A phase, and T b + and T / b− are turned on at the same time, and current flows to B phase. To / B phase. In the case of / A phase + / B phase excitation, T / a + and T a− are turned on and current flows from / A phase to A phase, and at the same time, T / b + and T b− are turned on and current is It flows from B phase to B phase. In the case of A-phase + / B-phase excitation, Ta + and T / a- are turned on, current flows from A phase to / A phase, and T / b + and Tb- are turned on simultaneously. It flows from B phase to B phase.
[0022]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, (a) shows the motor torque with respect to the rotor position, and (b) standardizes the rotor position with respect to time. The position where the maximum motor torque is 0 and the position delayed by π / 2 from the maximum position is − The position advanced by 1, π / 2 is shown as 1.
[0023]
In FIG. 4A, it is assumed that the rotor position at the time of stop is π / 2. In this case, if / A phase + B phase excitation is performed, the motor torque rises from 0. Therefore, / A phase + B phase excitation is selected as the excitation phase. Here, the rotor position π / 2 is a position that is delayed by π / 2 from the position (π) at which the motor torque is maximum in the case of / A phase + B phase excitation. Therefore, in FIG. Represents.
[0024]
The first pulse as shown in FIG. 4 is carried out T 11 time / A phase + B-phase excitation. Then the rotor position [pi, although the motor torque at time t 11 selects the excitation phase of descending from the maximum value, as shown in FIG. 4 (a), the excitation phase of the motor torque decreases from the maximum value / A phase + B-phase since excitation of, T 12 performs continue / a phase + B-phase excitation time. Then select the rotor position 3 [pi] / 2, the excitation phase clogging / A phase motor torque decreases from the maximum value at time t 12 + / B-phase excitation, performing excitation time T 13. Thereafter, the excitation phases are selected in the order of A phase + / B phase excitation, A phase + B phase excitation, / A phase + B phase excitation, / A phase + / B phase excitation, and T 14 , T 15 , T 16 , T 17 are selected. Acceleration is performed while sequentially switching the excitation phase at intervals of.
[0025]
By selecting the excitation phase as described above, the motor rotates with a small motor torque in the gap between the gears due to backlash.
[0026]
(Example 2)
If the backlash amount is larger than the basic step angle of the step motor, the driving by the above method may be performed after driving until just before the gear meshes. For example, FIG. 5 shows an embodiment in which the backlash of the gear is between 3 and 4 as the basic step number of the step motor. In FIG. 5A, it is assumed that the rotor position when stopped is π / 2. First, an excitation phase that decreases from the maximum motor torque, that is, A phase + B phase excitation is selected. First pulse performs time T 21 the A-phase + B-phase excitation. Then the rotor position [pi, excitation phase switching at time t 21, performed / A phase + B-phase excitation time T 22. Then the rotor position 3 [pi] / 2, switching the excitation phase at time t 22, performs / A Phase + / B-phase excitation time T 23. Up to this point, the step motor rotates for 3 basic steps. Next, an excitation phase in which the motor torque increases from 0, that is, A phase + B phase excitation is selected. Rotor position 2 [pi, performs time T 24 the A-phase + B-phase excitation performs phase switching at time t 23. Then the rotor position 5 [pi] / 2, although the motor torque at time t 24 it is necessary to select an excitation phase which decreases from the maximum, as shown in FIG. 5 (a), the excitation phase of the motor torque decreases from the maximum phase A since + B-phase excitation is performed time T 25 the a-phase + B-phase excitation continues. Next, at the rotor position 3π, at time t 25 , the excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum, that is, / A phase + B phase excitation is performed for a time T 26 . Later, / A phase + / B-phase excitation and select it accelerates performs time T 27 energized.
[0027]
By selecting the excitation phase as described above, even when there is a backlash exceeding the basic step of the step motor, the motor can be rotated with a small motor torque in the gap between the gears.
[0028]
Example 3
Moreover, although the maximum value of the backlash amount is known, FIG. 6 shows an embodiment in which the backlash amount changes depending on conditions. FIG. 6 shows a case where the maximum backlash amount is 4 steps. In FIG. 6A, it is assumed that the rotor position when stopped is π / 2. First, an excitation phase in which the motor torque increases from 0, that is, / A phase + B phase excitation is selected. First pulse do T 31 time / A phase + B-phase excitation. Then the rotor position [pi, switching the excitation phase at time t 31, performs / A Phase + / B-phase excitation time T 32. Then the rotor position 3 [pi] / 2, switching the excitation phase at time t 32, performs A-phase + / B-phase excitation time T 33. Then the rotor position 2 [pi, excitation phase switching at time t 33, performs A-phase + B-phase excitation time T 34. Up to this point, the step motor has been rotated for four steps, and the backlash has been eliminated. Then the rotor position 5 [pi] / 2, although the motor torque at time t 34 it is necessary to select an excitation phase which decreases from the maximum, as shown in FIG. 6 (a), the excitation phase of the motor torque decreases from the maximum phase A since the + B-phase excitation, time T 35 performs the a-phase + B-phase excitation continues. Thereafter, selection is made in the order of / A phase + B phase excitation, / A phase + B phase excitation, and driving is performed at time intervals of T 36 and T 37 to accelerate.
[0029]
By selecting the excitation phase as described above, even when the backlash amount is not clear, the motor can be rotated with a small motor torque in the gap between the gears.
[0030]
Here, since the step motor is controlled in an open loop that does not feed back the rotor position, the excitation time is stored as a value command pulse train by storing the value measured using the actual machine or the value obtained by calculation in a memory or the like. You can do it.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the inventions according to claims 1 and 4, the motor torque is applied to the load by backlash by selecting and driving the excitation phase in which the motor torque increases from 0 from the initial position of the step motor. While it is not transmitted, it can be driven with a small torque, and the motor torque becomes maximum after the gears mesh with each other, so that noise can be reduced and the torque transmission efficiency to the load is also increased.
[0032]
According to the second and fifth aspects of the invention, even when the backlash is larger than the basic angle of the step motor, noise can be reduced and the torque transmission efficiency to the load can be increased.
[0033]
Further, according to the third and sixth aspects of the invention, even when the backlash amount changes depending on conditions, it is possible to reduce noise and increase the torque transmission efficiency to the load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a torque space distribution in an excited state.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing torque generated by a conventional driving method.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific example of an excitation phase selection method.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of an excitation phase selection method when the backlash amount is known.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a specific example of a method for selecting an excitation phase when the maximum value of the backlash amount is known.
[Explanation of symbols]
10 2-phase HB (hybrid) step motor 20 driving circuit 21 a DC power source 22 inverter 30 control circuit D a + freewheeling diode D a- freewheeling diode D / a + freewheeling diode D / a- freewheeling diode D b + freewheeling diode D b-wheel diode D / b + freewheeling diode D / b-wheeling diode T a + transistor T a- transistor T / a + transistor T / a- transistor T b + transistor T b-transistor T / b + transistor T / b-transistor

Claims (6)

供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、1パルス目はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択し、2パルス目以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、前記転流信号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴とするステップモータの制御装置。In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. Based on the initial position of the rotor, the excitation phase in which the motor torque increases from 0 is selected for the first pulse, the excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value is selected in the second pulse, and the commutation signal A step motor control apparatus comprising a signal output means for outputting. 供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消される手前までモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、次ぎの転流はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択し、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、前記転流信号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴とするステップモータの制御装置。In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. Is based on the initial position of the rotor, selects the excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value before the backlash is eliminated, and the next commutation selects the excitation phase in which the motor torque increases from 0, Thereafter, the step motor control device is provided with a signal output means for selecting an excitation phase in which the motor torque drops from the maximum value and outputting the commutation signal. 供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消されるまでモータトルクが0から上昇する励磁相を選択し、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択し、前記転流信号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴とするステップモータの制御装置。In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. Selects the excitation phase in which the motor torque increases from 0 until the backlash is eliminated, and selects the excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value based on the initial position of the rotor. A step motor control apparatus comprising a signal output means for outputting. 供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、1パルス目はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択する工程と、2パルス目以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、選択された転流信号を前記インバータ手段に出力する工程とを備えたことを特徴とするステップモータの制御方法。In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. A step of selecting an excitation phase in which the motor torque increases from 0 in the first pulse based on an initial position of the rotor, a step of selecting an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value after the second pulse, And a step of outputting the selected commutation signal to the inverter means. 供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消される手前までモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、次ぎの転流はモータトルクが0から上昇する励磁相を選択する工程と、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、選択された転流信号を前記インバータ手段に出力する工程とを備えたことを特徴とするステップモータの制御方法。In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. Based on the initial position of the rotor, select the excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value until the backlash is eliminated, and the next commutation selects the excitation phase in which the motor torque increases from 0 A step motor control method, comprising: a step of selecting an excitation phase in which the motor torque decreases from a maximum value thereafter; and a step of outputting the selected commutation signal to the inverter means. . 供給された転流信号に基づいてステップモータを駆動するインバータ手段と、駆動指令に基づいて前記インバータ手段に供給する転流信号を生成する制御手段とを備えたステップモータ制御装置において、前記制御手段は、ロータの初期位置に基づいて、バックラッシュが解消されるまでモータトルクが0から上昇する励磁相を選択する工程と、以降はモータトルクが最大値から下降する励磁相を選択する工程と、選択された転流信号を前記インバータ手段に出力する工程とを備えたことを特徴とするステップモータの制御方法。In the step motor control device comprising: inverter means for driving the step motor based on the supplied commutation signal; and control means for generating a commutation signal supplied to the inverter means based on the drive command. A step of selecting an excitation phase in which the motor torque increases from 0 until the backlash is eliminated, and a step of selecting an excitation phase in which the motor torque decreases from the maximum value based on the initial position of the rotor; And a step of outputting the selected commutation signal to the inverter means.
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